Colides: estruturas esfricas com dimenses tpicas na faixa de 1 m a 1 nm. Disperses coloidais so compostas por uma fase dispersa (colides) e uma fase contnua. Continuous phaseGasLiquidSolid Dispersed phaseGasNone Foam (shaving cream)Solid foam (polystyrene cup)Liquid Liquid aerosol (fog, mist)Emulsion (mayonnaise, milk)Gel (gelatin)Solid Solid aerosol (dust, smoke)Sol (paint, mud)Solid sol (Stained glass)? Partculas neutras Foras atrativas de van der Waals agregao Repulso estrica estabilizao Partculas carregadas Atrao eletrosttica agregao Repulso eletrosttica estabilizao Interfaces carregadas Quase todos os materiais macroscpicos ou particulados em contato com um lquido adquirem uma carga eltrica em sua superfcie. Essa carga pode aparecer atravs da:-dissociao de grupos ionizveis na superfcie da partcula; - a adsoro diferencial de ons da soluo na superfcie da partcula; -prpria sntese. A carga lquida na superfcie da partcula afeta a distribuio de ons na sua vizinhana, aumentando a concentrao de contra-ons junto superfcie. Assim, forma-se uma dupla camada eltrica na interface da partcula com o lquido. O que o potencial zeta? O potencial da superfcie parcialmenteblindado, ou o potencial no plano de cisalhamento.A partir do plano de cisalhamento, a diminuio do potencialdecai exponencialmente com a distncia. Modelo de Gouy-Chapman Na superfcie carregada as cargas esto distribudas uniformemente; Os contra-ons adsorvem sobre a superfcie carregada, formando uma camada; A segunda camada, camada difusa, formada por ons distribudos segundo Boltzmann; A constante dieltrica do solvente influencia a dupla camada. Contra-ions Co-ions Aproximao de Debye-Hckel Aplica-se somente para baixos valores de potenciais + = +0 exp [-kx] +0 = potencial quando x = 0 x = distncia a partir da superfcie carregada k = [(e/ckBT) Ezini],+ = +0 (R/r) exp [-k(r-R)] Superfcie planar: Superfcie esfrica: r = distncia de qualquer ponto at o centro da partcula R = raio da partcula ni = nmero de ons/m e zi = carga Significado fsico do parmetro de Debye-Hckel k Unidade de k m-1 k-1 comumente denominada de espessura da camada difusa+ = +0 exp [-kx] adimensional k = [(e/ckBT) Ezini] ni = nmero de ons/m e zi = carga ni /NAvog= nmero de moles de ons em 1 m = 1000L Mi = ni /(NAvog 1000), Mi = concentrao molar dos ons k = [(1000 eNAvog/ckBT) EziMi]1/2 Fora inica do meio (I)k = [(1000 eNAvog/ckBT) EziMi] c = crco [(1000 (1,6. 10-19)(6,02 . 1023) (EziMi)(78,54)(8.85.10-12)(1,38.10-23)(298) k = k = 2,32 109 (EziMi)1/2 k = 2,32.109 (EziMi)1/2 Efeito da carga sobre k Clculo de k a298K para soluo aquosa de um eletrlito 0,01 mol/L, cujo ction e nion so monovalentes (1 :1),por exemplo NaCl. k = 2,32.109 (0,02)1/2 =3,29. 108 m-1 k-1 = 3,04 nm Se eletrlito 2:1, por exemplo MgCl2

k = 2,32.109 (0,06)1/2 =5,69. 108 m-1 k-1 = 1,76 nm k = 2,32.109 (EziMi)1/2 Efeito da molaridade sobre k Clculo de k a298K para soluo aquosa de um eletrlito 1:1 quando a concentrao 0,01 mol/L k = 2,32.109 (0,02)1/2 =3,29. 108 m-1 k-1 = 3,04 nm Se a concentrao 0,001 mol/Lk = 2,32.109 (0,002)1/2 =1,037. 108 m-1 k-1 = 9,64 nm Se a concentrao 0,1 mol/Lk = 2,32.109 (0,2)1/2 =10,37. 108 m-1 k-1 = 0,964 nm Se a estabilidade coloidal de partculas carregadas depende da repulso eletrosttica, e esta por sua vez depende da espessura da camada difusa (k-1),ento: Quanto maior a concentrao de eletrlito no meio, menor ser a distncia na qual ainda existe potencialeletrosttico (+) significativo e, portanto, mais favorvel ser a agregao das partculas. ons de maiores valncias provocam a diminuio da distncia na qual ainda existe potencial eletrosttico (+) significativo e, portanto, favorecem a agregao das partculas. Como medir o potencial? Aplica-se uma ddp, a partcula se move em direo ao plo de carga oposta.No incio h resistncia devido viscosidade do meio, mas em algummomento o equilbrio entre foras eletrostticas atrativas e resistncia aofluxo atingido e a mobilidade eletrofortica (, em mV-1s-1) passa a ser constante. =c,f(kR) 1,5q Equao de Henry , = potencial zeta = viscosidade do meio = funo de Henry R o raio da partcula q f(kR) Por que o potencial zeta importante? Opotencialzetaumindicadortildacargasuperficialepodeser usadoparapreverecontrolaraestabilidadedesuspensesou emulses coloidais. q = 4tc,R(1+kR) Quantomaioropotencialzetamaisprovvelqueasuspensoseja estvelpoisaspartculascarregadasserepelemumassoutrase essaforasuperaasforasdevanderWaals,asquaispromovem agregao. Potencialzetamaiselevadoimplicaemdispersomaisestvel; valoresbaixospodemindicarinstabilidadecoloidalquepodelevar agregao. O potencial zeta muda com:o Concentrao de eletrlitos; o Concentrao de ons que determinam o potencial, pH por exemplo;o Concentrao de surfactantes. A concentrao do on determinante do potencial na qual o potencial zeta zero definida como o ponto isoeltrico (pIE) = Ponto de carga lquida zero. No pIE a estabilidade coloidal e a mobilidade eletrofortica so mnimas.pH =0pH =14pIE Material pH no pIE Slica (SiO2) 2 Anatase (TiO2) 4 Zircnia (ZrO2) 4 xido estnico (SnO) 6 Hematita (Fe2O3) 8 Alumina (Al2O3) 9 xido de chumbo (PbO) 10 Magnsia (MgO) 12 Alumina Tempo para coagulao (s) Tempo p/ coagulao VT = VA + VR

VA = -AR/(12 D) potencial devido s foras dispersivas atrativas A = constante de Hamaker (de 10-20 J a 10-19 J) e D = distncia entre as superfcies das esferasVR = + 4t R c+02 exp(- kD)/(D +2R)R = raio da partcula Quando D = 1/k, VR = 0 Derjaguin, Landau, Verwey e OverbeekTeoria DLVO Variao da energia resultante do balano entre foras atrativas de van der Waals e repulsivas devido dupla camada eltrica em funo da distncia de separao Teoria DLVO Variao da energia resultante do balano entre foras atrativas de van der Waals e repulsivas devido dupla camada eltrica em funo da distncia de separao em alta fora inica Mnimo secundrio: floculao, caracterstico de fraca adeso reversvel entre as partculas. Estes flocos fracamente aderidosno se desfazem sob movimento Browniano, mas podem se dissociar se houver agitao vigorosa. Mnimo primrio: coagulao, agregao irreversvel, osflocos no se dissociam sob agitao vigorosa. VA + VR = 0 A concentrao mnima de sal parainduzir a coagulao da disperso aconcentrao crtica de coagulao (CCC)Do que depende a CCC? da uniformidade de tamanho das partculas coloidais; do potencial de superfcie; do valor de A (constante de Hamaker); da valncia dos onsregra Schulze-Hardy de 1900: quanto maior avalncia do contra-on, menor ser a estabilidade k = [(1000 eNAvog/ckBT) EziMi] VT = -AR/(12 D) + 4t R c+02 exp(- kD)/(D +2R) s 0 Disperso instvel quando: NaCl 0,001 mol/L NaCl 0,01 mol/L NaCl 0,1 mol/L NaCl 1,0 mol/L NaCl 0,01 mol/L CaCl2 0,01 mol/L AlCl3 0,01 mol/L VT = -AR/(12 D) + 4t R c+02 exp(- kD)/(D +2R) s 0 Disperso instvel quando: VT = -AR/(12 D) + 4t R c+02 exp(- kD)/(D +2R) > 0 Disperso estvel quando: A pequeno e +0 grande favorecem a estabilidade A grande e +0 pequeno favorecem a agregao No caso de partculas com +0 pequeno comum adicionar um agente de proteo ou um estabilizante. Por exemplo, partculas polimricas usadas em tintas, cosmticos etc. Agente: macromolculas que adsorvem sobre asuperfcie das partculas. Repulso estrica Se a concentrao de agente for baixa, pode ocorrer a floculao por efeito bridging Leite: emulso gua (azul claro) / gordura (verde) estabilizada pela casena Casena tem pIE = 4,6 e boa poro de peptdeoshidrofbicos (verde) que se orientam para a fase dagordura e peptdeos hidroflicos (lils) que se orientam para a fase aquosa. Para pH ~ 4,6 ou Adicionando renina